基于事件触发的布尔控制网络的同步与控制研究

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由于布尔网络模型能够很好地描述、分析和仿真基因调控网络、生物逻辑网络等,越来越多的学者开始研究布尔(控制)网络。布尔控制网络的同步问题是控制理论中一个重要的研究方向,同样受到大量学者的关注。布尔控制网络的同步问题不仅具有重要的理论价值而且具有广泛的实际意义。本文利用矩阵半张量积理论,研究了基于事件触发控制的布尔控制网络的同步问题、基于事件触发采样控制的布尔控制网络的同步问题以及具有脉冲扰动的驱动响应布尔控制网络的同步问题。本文的主要结构如下:第一章首先介绍了布尔控制网络的同步性和事件触发控制的研究概况,然后介绍了矩阵半张量积的定义、引理、相关性质等,以及如何利用矩阵半张量积去构建布尔网络(或布尔控制网络)的代数模型。第二章研究了基于事件触发控制下的驱动响应布尔控制网络的同步问题。本章利用矩阵半张量积,得到了驱动响应布尔控制网络的代数形式。通过使用代数表达式,给出驱动响应布尔控制网络同步的充分必要条件。在此基础上,给出驱动响应布尔控制网络的事件触发控制器的设计方法。最后,给出一个数值化的例子来说明结果的有效性。第三章研究了基于事件触发采样控制的一组输出耦合布尔控制网络的同步性问题。通过矩阵半张量积,得到了一组输出耦合布尔控制网络的代数表达式。利用得到的代数表达式,得到了一组输出耦合布尔控制网络同步的充分必要条件。同时也给出了设计事件触发采样控制器的方法。最后,通过一个数值化的例子说明了设计事件触发采样控制器的算法的有效性。第四章研究了带有脉冲扰动的驱动响应布尔控制网络的同步问题。将带脉冲扰动的布尔控制网络转化为代数表达式,然后给出设计自由控制序列控制器的方法,使得带脉冲扰动的布尔控制网络达到同步。同时也给出在状态反馈控制下带脉冲扰动的布尔控制网络同步的充分必要条件。并且给出了设计状态反馈控制器的方法。最后,给出了一个例子来说明算法的有效性。第五章对本文进行总结,并对未来的研究工作进行展望。
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